Magnetorecepción: nuestra capacidad de sentir el campo unificado

1. El comprender las capacidades de cognición, percepción e interrelación de los seres vivos, nos permitirá comprender los nuevos modelos de relaciones sociales expresados en Cosmosociología y otros trabajos afines. Por ello a continuación, un resumen de investigaciones de diversas fuentes sobre una de esas capacidades: la magnetorecepción. Las líneas del campo magnético terrestre salen del polo norte magnético hacia el polo sur.

Magnetorrecepción 

es la capacidad que tienen algunos seres vivos de detectar la dirección y sentido del campo magnético en el que se encuentran. Los primeros animales en los que se descubrió este sentido fueron las palomas mensajeras, para las cuales es un importante (pero no el único) medio de orientación. Se descubrió luego que también lo tienen otras aves, algunas tortugas e insectos como las abejas, hongos y hasta ciertas bacterias.12

Los seres humanos tienen depósitos de materiales magnéticos en el hueso etmoides de la nariz, y hay indicios de cierta capacidad de magnetorrecepción.3 4 5

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Se supone que tanto en las palomas mensajeras como en las truchas como en ciertas bacterias el sensor consiste en unos cristales de magnetita, (óxido de hierro ), conectados con otros orgánulos transductores todavía no bien comprendidos. Las bacterias magnetotáticas y los hongos contienen órganos llamados magnetosomas que contienen la magnetita. En las abejas, la magnetita está embutida en las membrana celular de ciertos grupos de neuronas y se cree que cuando se reorienta siguiendo al campo magnético terrestre induce corrientes que modifican la polarización celular. Los únicos magnetorreceptores demostrados se encuentran en varias bacterias y fitoplancton, que contienen cristales, bien de magnetita, bien de greigita, un sulfuro de hierro que también es ferrimagnético.2

Más allá de los cristales magnéticos, se han postulado otros medios por los que los seres vivos perciben los campos magnéticos. Los tiburones y lasrayas, los llamados elasmobranquios, tienen canales en el interior de su cuerpo que funcionan a modo de cables eléctricos, y cuyo movimiento en principio podrían servir para detectar la orientación del campo magnético. Otro mecanismo propuesto más recientemente se basa en reacciones bioquímicas.

La influencia de campos magnéticos en reacciones químicas habitualmente es extremadamente débil, sin embargo, en muchas reacciones redox fotoquímicas la velocidad de reacción está determinada por procesos de transferencia electrónica; en ciertos casos particulares, los electrones implicados interaccionan durante cierto tiempo con los espines nucleares, y esta interacción puede ser enormemente sensible a la orientación del campo magnético. Se han propuesto reacciones de criptocromos, moléculas que se encuentran en los ojos de algunos pájaros migratorios, que podrían servir para este fin.2

Magnetorecepción basada en fotoreceptores

Este mecanismo de magnetorrecepción supone la existencia de reacciones químicas moduladas por el campo magnético terrestre. Campos magnéticos débiles, como el terrestre, podrían influir sobre reacciones químicas específicas ejerciendo sutiles influencias sobre los spines nucleares y los spines de los electrones (Schulten, 1982). El movimiento orbital de cada electrón crea un pequeño campo magnético. Además, un electrón gira sobre su propio eje y este spin genera un segundo campo magnético. La orientación del campo magnético producido por el spin del electrón en relación con la orientación del campo producido por su movimiento orbital tiene un pequeño efecto sobre la energía total del electrón. Al mismo tiempo, los protones y neutrones del núcleo tienen spines que se suman de modo complejo originando un spin nuclear total. Las interacciones entre los dos campos magnéticos asociados con un electrón y el campo producido por el núcleo tienen un efecto aún menor sobre la energía del electrón. Esta interacción supone energías que se aproximan a las del campo geomagnético (Lohmann & Johnsen, 2000).

Localización de los magnetorreceptores dependientes de luz

Diversos trabajos han sugerido que los fotorreceptores podrían constituir el lugar donde se llevaría a cabo la magnetorrecepción química. Para que la magnetorrecepción química proporcione información direccional, las reacciones han de variar con la dirección en la que se mueve el animal. Por ello, las moléculas afectadas debieran mantenerse en una orientación fija en relación al animal. La retina, con sus numerosos fotorreceptores, proporciona una serie ordenada de moléculas receptoras que podrían ser utilizadas para este propósito (Lohmann, 1993).

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Figura 1. Comparación de la retina humana (izquierda) mostrando la cabeza del nervio óptico, de la cual los vasos sanguíneos irradian para alimentar cada parte del tejido fino, así como la fóvea, densamente empaquetada con más que la mitad de los conos fotorreceptores humanos. La retina de la tortuga (derecha) no tiene ningún vaso sanguíneo irradiando del nervio óptico ni fovea. En su lugar, tiene una raya visual, una región de células especializadas que funcionan horizontalmente sobre el nervio óptico, detectando cada movimiento y orientándolo respecto al horizonte. ( Tomada dehttp://www.americanscientist.org)

Actualmente existen evidencias de vínculos entre la magnetorrecepción y el sistema visual. Han sido detectadas respuestas electrofisiológicas a campos magnéticos en varias partes del sistema nervioso de las aves que reciben información procedente del sistema visual (Beason & Semm, 1994; Wiltschko & Wiltschko, 1995). También hay estudios que sugieren un vínculo entre la magnetorrecepción y la glándula pineal (Semm et al., 1982; Demaine & Semm, 1985; Deutschlander et al., 1999a, b). Estos resultados sugieren que la magnetorrecepción en algunos vertebrados podría suceder dentro de fotorreceptores específicos, aunque los mecanismos subyacentes permanecen poco claros. En aves la magnetorrecepción podría llevarse a cabo en los fotorreceptores de la retina (Beason & Semm, 1994; Wiltschko & Wiltschko, 1995), mientras que en tritones podría tener lugar en receptores extraoculares en la glándula pineal o cerca de ella (Deutschlander et al,. 1999a).

Las bases neurobiológicas de la magnetorrecepción basada en fotorreceptores aun no han sido del todo esclarecidas por lo que se ha propuesto un mecanismo basado en la excitación de un fotopigmento que forma un par radical de electrones que responde a los campos magnéticos.

El ojo humano percibe el magnetismo del planeta

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Al igual que muchas de las aves confían en su capacidad para detectar el campo magnético de la Tierra que les permite orientarse y navegar en sus largos viajes migratorios, una proteína en el ojo humano puede actuar como brújula.

Aún no se conocen los mecanismos exactos con los cuales los animales migratorios pueden realizar sus largos trayectos, pero sí que muchos de ellos utilizan una proteínasensible a la luz, llamada criptocromo (CRY), que se cree tiene un papel esencial en la capacidad de detectar el campo magnético de la Tierra, mecanismo que se conoce como magnetorrecepción.

El estudio donde se comprobó fue llevado a cabo en la Escuela Médica de la Universidad de Massachusetts, Estados Unidos. Ya habían demostrado antes los investigadores que en el caso de la mosca Drosophila o ‘mosca de la fruta’, la proteína criptocromo puede funcionar como un sensor magnético sensible a la luz. Así, para probar si la proteína criptocromo que posee el ser humano, llamada hCRY2, tiene una capacidad magnéticasimilar, el profesor Steven Reppert y su equipo crearon moscas Drosophila modificadas en las que reemplazaron su proteína CRY original con la proteína humana hCRY2. El resultado: las moscas con la proteína humana pudieron detectar y responder a la fuerza eléctricagenerada por el campo magnético; es decir, hCRY2 tiene la capacidad molecular de funcionar como un sistema de detección magnética.

La investigación, publicada en la revista Nature Communications, permitirá llevar a cabo estudios más amplios en el campo de la biología sensorial en los seres humanos, enfocados al aspecto conductual, porque de comprobarse en estudios con humanos la magnetorrecepción, estaríamos reaccionando a ella sin estar conscientes de que lo estamos haciendo.